EP4537418B1 - Unterfahrschutz mit wenigstens einem entgasungskanal und traktionsbatterieanordnung mit solchem unterfahrschutz - Google Patents

Unterfahrschutz mit wenigstens einem entgasungskanal und traktionsbatterieanordnung mit solchem unterfahrschutz

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EP4537418B1
EP4537418B1 EP23729741.1A EP23729741A EP4537418B1 EP 4537418 B1 EP4537418 B1 EP 4537418B1 EP 23729741 A EP23729741 A EP 23729741A EP 4537418 B1 EP4537418 B1 EP 4537418B1
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EP
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shell element
degassing
traction battery
underride protection
base module
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Julius Rausch
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Audi AG
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Audi AG
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Publication date
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Publication of EP4537418B1 publication Critical patent/EP4537418B1/de
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to an underride guard for a traction battery of a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a traction battery arrangement with an underride guard.
  • An underride guard of this type is designed to protect a drive or traction battery (for electric propulsion), particularly one located in the area of the vehicle's underbody, from external impacts. Furthermore, with appropriate design and arrangement, such an underride guard can also be intended to vent the hot gases generated within the traction battery in the event of a fault (e.g., a short circuit) (degassing function).
  • DE 10 2021 103 378 B3 This describes a traction battery for a motor vehicle, comprising a battery housing and a degassing collector with a degassing chamber located outside the battery housing's receiving space. The degassing chamber is bounded by the battery housing or its base and a heat shield of the degassing collector.
  • the degassing collector is designed to collect and cool the hot gas released from the battery housing's receiving space via a degassing unit.
  • An outlet with openings is also provided to allow gas exchange between the degassing chamber and the battery housing. to enable the environment.
  • the heat shield can also function as an underride guard for the traction battery.
  • the nearest DE 10 2020 106 780 A1 This describes a battery with a housing base that has a bottom and module holders extending above the bottom, where the module holders also function as degassing channels.
  • a module holder can, for example, be designed as an extruded profile.
  • the invention is based on the objective of providing an underride guard for a traction battery that is lightweight and enables effective degassing of the degassing chamber.
  • the invention also extends to a traction battery arrangement according to the invention, which includes an underride guard according to the invention. Additional features of the invention are described analogously for both subject matter of the invention in the dependent claims, the following description of the invention (which expressly includes optional and exemplary features), and the figures, whereby this applies to all features, even independently of specific combinations of features.
  • the underride guard according to the invention for a traction battery has a shield-like or plate-like base module, which can also be referred to as a shield-like or plate-like base element.
  • This base module is designed to be arranged below a traction battery, forming an intermediate space that at least functions as a degassing chamber.
  • the base module has at least one shell element arranged on its upper side, which has a degassing channel running on the upper side (of the base module) with a The closed cross-section forms the outlet for hot gas from the degassing chamber.
  • this shell element is designed as a plastic-metal composite component and has at least one gas-permeable overflow area within which hot gas can flow from the degassing chamber into the degassing channel.
  • the top side of the base module is the side facing the traction battery, which can also be referred to as the inside.
  • the underride guard according to the invention has several such degassing channels, which in particular run parallel to each other.
  • the following explanations apply analogously to an underride guard with only one degassing channel as well as to an underride guard with several degassing channels.
  • the degassing channel extends longitudinally or transversely over the entire length or width of the underride guard.
  • the degassing channel is directly or indirectly connected to the environment at at least one of its ends, and a cover or similar device that opens under overpressure may be provided at that end. If, in the event of a fault, hot gas from the traction battery or battery housing enters the degassing space between the traction battery or battery housing and the base module of the underride guard, this hot gas can flow into or over the degassing channel through the at least one gas-permeable overflow area of the shell element and then escape into the environment via the degassing channel. Due to the expansion that occurs during this process, the hot gas is also advantageously cooled.
  • the shell element is not completely, but only partially, gas-permeable, with at least one gas-permeable area being provided, which is referred to as the overflow area.
  • the hot gas from the degassing chamber can flow into the degassing channel.
  • the degassing channel has a completely closed cross-section with a partially gas-permeable wall, which can also be described as a quasi-closed cross-section.
  • the shell element is otherwise gas-impermeable, i.e., outside of the at least one overflow area. This allows for a rigid and stable design of the shell element and, on the other hand, for controlled flow guidance or a defined gas flow pattern of the hot gas.
  • the shell element is a plastic-metal composite component.
  • the shell element is made of plastic, in particular thermoplastic (e.g., polypropylene), or fiber-reinforced plastic, in particular fiber-reinforced thermoplastic (e.g., glass fiber-reinforced polypropylene), and at least one metal component, e.g., a metal wire mesh or perforated sheet (see below).
  • the plastic used preferably has a V0 fire protection rating.
  • the shell element can therefore be made lightweight and stable. Furthermore, common manufacturing processes, such as injection molding, can be used for its production. Manufacturing can thus be relatively simple and cost-effective.
  • the shell element can also be made, at least partially, of an organosheet or the like.
  • the shell element preferably has a wall thickness of 1.5 mm to 4.0 mm.
  • the shell element is suitably attached to the base module.
  • the shell element is bonded or welded to the base module.
  • the shell element and the base module are made of the same plastic, especially thermoplastic (e.g., polypropylene, especially glass fiber reinforced polypropylene), or at least of similar plastics.
  • both the shell element and the base module are made of thermoplastic, which offers advantages, among others, for recycling.
  • At least one overflow area is formed by an open metal wire mesh (this also includes wire fabric, wire mesh, knitted wire, or the like) or by an open perforated sheet, which refers to a perforated metal sheet.
  • an open metal wire mesh or perforated sheet has openings (degassing openings) that, on the one hand, allow the hot gas to flow from the degassing chamber into the degassing channel and, on the other hand, serve a particle retention function.
  • the metal wire mesh or perforated sheet is preferably made of steel, i.e., of steel wires or a steel sheet.
  • the shell element is designed and manufactured as an injection-molded part, wherein the metal wire mesh or perforated sheet (see above) is integrated into the injection-molded part as an overmolded or partially overmolded insert, i.e., as a metal wire mesh or perforated sheet insert.
  • the metal wire mesh or perforated sheet insert is connected to the injection-molded plastic at its edge, or that the metal wire mesh or perforated sheet insert, which can also extend over the entire surface of the shell element, is completely overmolded with plastic, with the exception of the at least one overflow area (which remains open or is not overmolded).
  • the shell element has several overflow areas, this can be achieved by several overmolded metal wire mesh or perforated sheet inserts or by a single overmolded metal wire mesh or perforated sheet insert.
  • a shell element designed as an injection-molded part and featuring at least one overmolded or overmolded metal wire mesh or perforated sheet insert, is a plastic-metal composite component in injection-molded metal hybrid construction.
  • the degassing channel may contain support ribs and/or support domes to support the shell element.
  • These support ribs and/or domes preferably made of plastic, particularly thermoplastic, may be part of the base module or the shell element.
  • the support ribs and/or domes are injection-molded onto the underside of the shell element.
  • they can also be designed as separate components and attached to the base module and/or shell element in a suitable manner.
  • the shell element can also be attached via the support ribs and/or support domes.
  • Such support ribs and/or support domes can also increase the overall rigidity of the underride guard.
  • the shell element is designed as a trapezoidal or at least trapezoidal-like profile element or as a trapezoidal profile (hereinafter also referred to as a trapezoidal shell element), which has at least two lateral flanks or side surfaces.
  • a trapezoidal shell element offers many advantages. Due to its geometric properties, the trapezoidal shell element is very stable and can therefore also function as a spacer between the base module and the traction battery or the battery housing.
  • the connecting web of the trapezoidal profile between the lateral flanks can be designed such that it can simultaneously serve as a contact surface for the traction battery or the battery housing.
  • the connecting web can also include screw elements or similar components for attaching the underride guard to the traction battery or the battery housing.
  • screw elements are, in particular, embedded or overmolded metallic inserts.
  • the lower extensions of the trapezoidal shell element can be designed as laterally projecting flanges, which can be used as joining flanges, in particular as welding or adhesive flanges, to attach the shell element to the base module.
  • At least one of the lateral flanks of the trapezoidal profile or shell element, and in particular both lateral flanks, contains at least one overflow area.
  • This overflow area is formed, in particular, by an open metal wire mesh or perforated sheet (as explained above). Such an overflow area can extend over at least half of the axial length of the shell element.
  • Such an overflow area can be formed over the axial longitudinal extent of the profile or shell element with constant dimensions or with variable dimensions, i.e., dimensions that change over the axial longitudinal extent.
  • a traction battery arrangement comprises at least one traction battery with a battery housing provided for receiving battery modules or the like, and at least one underride guard designed according to the invention, which (forming a degassing chamber) is arranged below the battery housing and is in particular also attached to the battery housing.
  • the in Fig. 1 The underride guard 100 shown has a shield-like or plate-like base module 110, which is formed with a circumferential collar-like edge 120.
  • the base module 110 may include stiffening elements and spacers (not shown).
  • the volume enclosed by the base module 110 and the edge 120 forms a degassing chamber for a traction battery (see Fig. 3 ).
  • On the in Fig. 1 visible top side of the base module 110 are Several shell elements 130 are arranged, each forming a degassing channel 140 running along the top surface of the base module 110, with the degassing channels 140 arranged parallel to each other.
  • the degassing channels 140 are designed for the discharge of hot gas H from the degassing chamber, as illustrated for one of the degassing channels 140 by two arrows (H, H').
  • the shell elements 130 are designed with gas-permeable overflow areas 132, as explained in more detail below.
  • FIG. 2 Figure 1 shows an exemplary cross-section of a degassing channel 140.
  • the shell element 130 is designed as a trapezoidal profile element with two lateral flanks or side surfaces 131, an upper connecting web or top flange 133, and two lower extensions or bottom flanges 135, which function as joining flanges to which the shell element 130 is, for example, bonded or welded to the base module 110.
  • the trapezoidal shell element 130 together with the base module 110, forms a degassing channel 140, which has a closed, i.e., structurally completely enclosed, trapezoidal cross-section, wherein the channel wall formed by the shell element 130 is partially gas-permeable at the cross-sectional point shown.
  • support ribs and/or support domes 150 are arranged to support the shell element 150.
  • the support ribs and/or support domes 150 can also fulfill a flow-guiding function. Support is also provided in the overflow areas 132 described below.
  • overflow areas 132 which, as gas-permeable wall areas, allow hot gas H to flow from the degassing chamber into the degassing channel 140, as shown in Fig. 1 shown (see arrow H).
  • the shell element 130 is designed as a plastic-metal composite component, wherein the gas-permeable overflow areas 132 are formed from an open (i.e., uncovered) metal wire mesh or open perforated sheet. It is intended that these are metallic inserts (metal wire mesh or perforated sheet inserts) which are integrated into the shell element 130 during injection molding, as explained above.
  • the overflow areas 132 in the longitudinal direction of a degassing channel 140 do not extend over the entire length of the trapezoidal shell element 130 and are also designed along the shell element 130 with variable dimensions that change along the axial longitudinal extent of the trapezoidal shell element 130, referring in particular to the diameter in the vertical direction.
  • This achieves a local gas permeability adapted to the overall system.
  • the same can also be achieved by locally adapting the openings (degassing openings).
  • the overflow areas 132 in the two flanks 131 of a trapezoidal shell element 130 can be designed either symmetrically (in the sense of being identical in shape and congruence) or asymmetrically.
  • the underride guard 100 is attached to a battery housing 210 of a traction battery 200 by means of screws.
  • screw connection points are typically provided along the degassing channel 140.
  • the base module 110 has a dome-shaped recess 115.
  • the connecting web 133 is formed with a recess 134 in which a screw connection element 136 in the form of a washer or the like is arranged.
  • the screw connection element 136 can also be designed as a so-called (metallic) insert and embedded in the plastic material of the shell element 130.
  • the screw connection is made by means of a threaded bolt 220 on the battery side and a nut 160 screwed onto the underside, thus integrating the shell element 130.
  • the fastening can also be carried out in other ways.
  • Fig. 3 From the presentation of Fig. 3 It is further evident that the connecting web 133 of the shell element 130 also functions as a contact surface and is designed accordingly, without a protruding screw element 136. Fig. 3 Furthermore, the so-called degassing chamber is recognizable (see reference E).

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Unterfahrschutz für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Traktionsbatterieanordnung mit einem Unterfahrschutz.
  • Ein Unterfahrschutz betreffender Art ist dafür vorgesehen, eine insbesondere im Bereich des Karosseriebodens eines Kraftfahrzeugs angeordnete Antriebs- bzw. Traktionsbatterie (für den elektrischen Antrieb) vor äußeren Einwirkungen zu schützen. Darüber hinaus kann ein solcher Unterfahrschutz bei entsprechender Ausgestaltung und Anordnung auch dafür vorgesehen sein, die im Fehlerfall (bspw. einem Kurzschluss) innerhalb der Traktionsbatterie entstehenden Heißgase gezielt abzuleiten (Entgasungsfunktion). Die DE 10 2021 103 378 B3 beschreibt eine Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug mit einem Batteriegehäuse und einem außerhalb des Aufnahmeraums des Batteriegehäuses angeordneten Entgasungskollektor mit einem Entgasungsraum. Der sogenannte Entgasungsraum ist durch das Batteriegehäuse bzw. den Gehäuseboden sowie einen sogenannten Wärmeschild des Entgasungskollektors begrenzt. Der Entgasungskollektor ist dazu ausgelegt, das über eine Entgasungseinheit aus dem Aufnahmeraum des Batteriegehäuses entlassene Heißgas in den Entgasungsraum aufzunehmen und dort abzukühlen. Außerdem ist ein Auslass mit Öffnungen vorgesehen, die einen Gasaustausch zwischen dem Entgasungsraum und der Umgebung ermöglichen. Der Wärmeschild kann zusätzlich die Funktion eines Unterfahrschutzes für die Traktionsbatterie übernehmen.
  • Die nächstliegende DE 10 2020 106 780 A1 beschreibt eine Batterie mit einem Gehäuseunterteil, das einen Boden und oberhalb des Bodens verlaufende Modulhalterungen aufweist, wobei die Modulhalterungen auch als Entgasungskanäle fungieren. Eine solche Modulhalterung kann beispielsweise als ein extrudiertes Strangpressprofil ausgebildet sein.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Unterfahrschutz für eine Traktionsbatterie anzugeben, der leicht ist und eine effektive Entgasung des Entgasungsraums ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch den erfindungsgemäßen Unterfahrschutz des Patentanspruchs 1. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf eine erfindungsgemäße Traktionsbatterieanordnung, die einen erfindungsgemäßen Unterfahrschutz umfasst. Zusätzliche Merkmale der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung (dies schließt ausdrücklich auch optional und beispielhaft beschriebene Merkmale ein) und den Figuren, wobei dies für alle Merkmale, auch losgelöst von konkreten Merkmalskombinationen, gelten soll.
  • Der erfindungsgemäße Unterfahrschutz für eine Traktionsbatterie weist ein schildartiges bzw. plattenartiges Grundmodul auf, das auch als schildartiges bzw. plattenartiges Grundelement bezeichnet werden kann. Dieses Grundmodul ist dafür vorgesehen, unter Ausbildung eines zumindest als Entgasungsraums fungierenden Zwischenraums unterhalb einer Traktionsbatterie angeordnet zu werden.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Grundmodul wenigstens ein auf seiner Oberseite angeordnetes Schalenelement aufweist, welches einen auf der Oberseite (des Grundmoduls) verlaufenden Entgasungskanal mit einem geschlossenen Querschnitt zur Ausleitung von Heißgas aus dem Entgasungsraum bildet. Ferner ist vorgesehen, dass dieses Schalenelement als Kunststoff-Metall-Verbundbauteil ausgeführt ist und wenigstens einen gasdurchlässigen Überströmbereich aufweist, innerhalb dessen ein Überströmen des Heißgases vom Entgasungsraum in den Entgasungskanal möglich ist bzw. ermöglicht wird. Die Oberseite des Grundmoduls ist die der Traktionsbatterie zugewandte bzw. zuzuwendende Seite, die auch als Innenseite bezeichnet werden kann.
  • Bevorzugt weist der erfindungsgemäße Unterfahrschutz mehrere solcher Entgasungskanäle auf, die insbesondere parallel zueinander verlaufen. Die nachfolgenden Erläuterungen gelten analog sowohl für einen Unterfahrschutz mit nur einem Entgasungskanal als auch für einen Unterfahrschutz mit mehreren Entgasungskanälen.
  • Bevorzugt erstreckt sich der Entgasungskanal in Längs- oder Querrichtung über die gesamte Länge oder Breite des Unterfahrschutzes. Bevorzugt ist der Entgasungskanal an wenigstens einem seiner Enden direkt oder indirekt mit der Umgebung verbunden, wobei am betreffenden Ende ein sich bei Überdruck öffnender Deckel oder dergleichen vorgesehen sein kann. Falls im Fehlerfall Heißgas aus der Traktionsbatterie bzw. dem Batteriegehäuse in den Entgasungsraum zwischen Traktionsbatterie bzw. Batteriegehäuse und Grundmodul des Unterfahrschutzes eintritt, kann dieses Heißgas durch den wenigstens einen gasdurchlässigen Überströmbereich des Schalenelements in den Entgasungskanal einströmen bzw. überströmen und dann über den Entgasungskanal in die Umgebung abströmen. Wegen der dabei stattfindenden Expansion erfolgt zugleich eine vorteilhafte Abkühlung des Heißgases.
  • Das Schalenelement ist nicht vollständig, sondern nur bereichsweise gasdurchlässig ausgebildet, wobei wenigstens ein gasdurchlässiger Bereich vorgesehen ist, der als Überströmbereich bezeichnet wird. Innerhalb dieses Überströmbereichs kann das Heißgas aus dem Entgasungsraum in den Entgasungskanal überströmen bzw. einströmen. Im betreffenden Abschnitt weist der Entgasungskanal einen umfänglich geschlossenen Querschnitt mit teilweise gasdurchlässiger Wandung auf, was auch als quasi-geschlossener Querschnitt bezeichnet werden kann. Das Schalenelement ist ansonsten, d. h. außerhalb des wenigstens einen Überströmbereichs, gasundurchlässig. Dies ermöglicht einerseits eine steife und stabile Ausführung des Schalenelements und andererseits eine gezielte Strömungsführung bzw. eine definierte Gasführung des Heißgases.
  • Bei dem Schalenelement handelt es sich um ein Kunststoff-Metall-Verbundbauteil. Damit ist gemeint, dass das Schalenelement aus Kunststoff, insbesondere thermoplastischem Kunststoff (bspw. aus Polypropylen), oder auch aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere faserverstärktem thermoplastischem Kunststoff (bspw. glasfaserverstärktes Polypropylen), und aus wenigstens einer Metallkomponente, bspw. einem Metalldrahtgitter oder Lochblech (s. u.), gebildet ist. Der verwendete Kunststoff weist bevorzugt eine V0-Branschutzklassifizierung auf. Das Schalenelement kann somit leicht und stabil bzw. in Leichtbauweise ausgeführt werden. Ferner können für dessen Herstellung gängige Herstellungsverfahren angewendet werden, wie das Spritzgießen. Die Herstellung kann somit vergleichsweise einfach und kostengünstig erfolgen. Das Schalenelement kann optional, zumindest teilweise, auch aus einem Organoblech oder dergleichen gebildet sein. Das Schalenelement weist bevorzugt eine Wandstärke bzw. -dicke von 1,5 mm bis 4,0 mm auf.
  • Das Schalenelement ist in geeigneter Weise am Grundmodul befestigt. Bevorzugt ist das Schalenelement mit dem Grundmodul verklebt oder verschweißt. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Schalenelement und das Grundmodul aus demselben Kunststoff, insbesondere thermoplastischen Kunststoff (bspw. Polypropylen, insbesondere glasfaserverstärktes Polypropylen), oder zumindest aus artähnlichen Kunststoffen gefertigt sind. Bevorzugt sind sowohl das Schalenelement als auch das Grundmodul aus thermoplastischem Kunststoff gebildet, woraus sich u. a. Vorteile für das Recycling ergeben.
  • Erfindungsgemäß ist der wenigstens eine Überströmbereich durch ein offenes Metalldrahtgitter (hierzu gehört auch ein Drahtgewebe, Drahtgeflecht, Drahtgestrick oder dergleichen) oder durch ein offenes Lochblech, womit ein metallisches Lochblech gemeint ist, gebildet. Ein solches Metalldrahtgitter oder Lochblech weist Durchbrüche (Entgasungsdurchbrüche) auf, die einerseits das Überströmen des Heißgases vom Entgasungsraum in den Entgasungskanal ermöglichen und andererseits eine Partikelrückhaltefunktion erfüllen. Das Metalldrahtgitter oder Lochblech ist bevorzugt aus Stahl, d. h. aus Stahldrähten bzw. einem Stahlblech, gebildet.
  • Erfindungsgemäß ist das Schalenelement als Spritzgussteil ausgebildet bzw. hergestellt, wobei das Metalldrahtgitter oder Lochblech (s. o.) als umspritzter oder teilweise überspritzter Einleger, d. h. als Metalldrahtgitter- oder Lochblech-Einleger, in das Spritzgussteil integriert ist. Damit ist gemeint, dass der Metalldrahtgitter- oder Lochblech-Einleger an seinem Rand mit dem spritzgegossenen Kunststoff verbunden ist oder dass der Metalldrahtgitter- oder Lochblech-Einleger, der sich auch über die gesamte Fläche des Schalenelements erstrecken kann, flächendeckend mit Kunststoff überspritzt ist, mit Ausnahme des wenigstens einen Überströmbereichs (der offen bleibt bzw. nicht überspritzt ist). Falls das Schalenelement mehrere Überströmbereiche aufweist, kann dies durch mehrere umspritzte Metalldrahtgitter- oder Lochblech-Einleger oder durch einen einzelnen überspritzten Metalldrahtgitter- oder Lochblech-Einleger realisiert sein. Ein solches als Spritzgussteil ausgebildetes Schalenelement mit wenigstens einem umspritzten oder überspritzten Metalldrahtgitter- oder Lochblech-Einleger ist ein Kunststoff-Metall-Verbundbauteil in Spritzguss-Metall-Hybridbauweise.
  • Im Entgasungskanal können Stützrippen und/oder Stützdome zur Abstützung des Schalenelements vorhanden sein. Die vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere thermoplastischem Kunststoff, gebildeten Stützrippen und/oder Stützdome können Bestandteil des Grundmoduls oder des Schalenelements sein. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Stützrippen und/oder Stützdome an der Unterseite des Schalenelements angespritzt sind. Die Stützrippen und/oder Stützdome können aber auch als separate Bauteile ausgebildet und in geeigneter Weise am Grundmodul und/oder Schalenelement befestigt sein. Über die Stützrippen und/oder Stützdome kann auch eine Befestigung des Schalenelements erfolgen. Durch solche Stützrippen und/oder Stützdome kann auch die Gesamtsteifigkeit des Unterfahrschutzes erhöht werden.
  • Bevorzugt ist das Schalenelement als trapezförmiges oder zumindest als trapezähnliches Profilelement bzw. als Trapezprofil ausgebildet (im Weiteren auch als trapezförmiges Schalenelement bezeichnet), welches wenigstens zwei seitliche Flanken bzw. Seitenflächen aufweist. Ein solches trapezförmiges Schalenelement weist viele Vorteile auf. Das trapezförmige Schalenelement ist aufgrund der geometrischen Verhältnisse sehr stabil und kann daher auch als Abstandshalter zwischen dem Grundmodul und der Traktionsbatterie bzw. dem Batteriegehäuse fungieren. Der Verbindungssteg des Trapezprofils zwischen den seitlichen Flanken kann so ausgebildet sein, dass dieser zugleich als Anlagefläche zur Traktionsbatterie bzw. zum Batteriegehäuse verwendet werden kann. Der Verbindungssteg kann außerdem Verschraubungselemente oder Ähnliches zur Befestigung des Unterfahrschutzes an der Traktionsbatterie bzw. am Batteriegehäuse aufweisen. Bei diesen Verschraubungselementen handelt es sich insbesondere um eingebettete bzw. umspritzte metallische Inserts. Ferner können die unteren Ausläufer des trapezförmigen Schalenelements als seitlich abstehende Flansche ausgeführt sein, die als Fügeflansche, insbesondere als Schweiß- oder Klebeflansche, zum Befestigen des Schalenelements am Grundmodul verwendet werden können.
  • Bevorzugt befindet sich in wenigstens einer der seitlichen Flanken des trapezförmigen Profil- bzw. Schalenelements, insbesondere in beiden seitlichen Flanken, wenigstens ein Überströmbereich. Dieser Überströmbereich ist insbesondere durch ein offenes Metalldrahtgitter oder Lochblech gebildet (wie obenstehend erläutert). Ein solcher Überströmbereich kann sich wenigstens über die Hälfte der axialen Länge des Schalenelements erstrecken. Ein solcher Überströmbereich kann über der axialen Längserstreckung des Profil- bzw. Schalenelements mit gleichbleibenden Abmessungen oder auch mit variablen, d. h. sich über der axialen Längserstreckung verändernden, Abmessungen ausgebildet sein.
  • Eine erfindungsgemäße Traktionsbatterieanordnung umfasst wenigstens eine Traktionsbatterie mit einem zur Aufnahme von Batteriemodulen oder dergleichen vorgesehenen Batteriegehäuse sowie wenigstens einen erfindungsgemäß ausgebildeten Unterfahrschutz, der (unter Ausbildung eines Entgasungsraums) unterhalb des Batteriegehäuses angeordnet und insbesondere auch am Batteriegehäuse befestigt ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in nicht einschränkender Weise anhand der Figuren näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von bestimmten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.
    • Fig. 1
    zeigt in einer perspektivischen Draufsicht einen erfindungsgemäßen Unterfahrschutz mit mehreren Entgasungskanälen.
    Fig. 2
    zeigt den Querschnitt eines Entgasungskanals am Unterfahrschutz der Fig. 1.
    Fig. 3
    zeigt analog zur Fig. 2 den Querschnitt des Entgasungskanals an einer anderen Querschnittsstelle mit einem Verschraubungspunkt.
  • Der in Fig. 1 gezeigte Unterfahrschutz 100 weist ein schildartiges bzw. plattenartiges Grundmodul 110 auf, das mit einem umlaufenden kragenartigen Rand 120 ausgebildet ist. Das Grundmodul 110 kann nicht gezeigte Versteifungselemente und Abstandselemente (Abstandshalter) aufweisen. Das durch das Grundmodul 110 und den Rand 120 eingefasste Volumen bildet einen Entgasungsraum für eine Traktionsbatterie (siehe Fig. 3). Auf der in Fig. 1 sichtbaren Oberseite des Grundmoduls 110 sind mehrere Schalenelemente 130 angeordnet, die jeweils einen auf der Oberseite des Grundmoduls 110 verlaufenden Entgasungskanal 140 bilden, wobei die Entgasungskanäle 140 parallel zueinander angeordnet sind. Die Entgasungskanäle 140 sind zur Ausleitung von Heißgas H aus dem Entgasungsraum vorgesehen, wie für einen der Entgasungskanäle 140 durch zwei Pfeile (H, H') veranschaulicht. Hierzu sind die Schalenelemente 130 mit gasdurchlässigen Überströmbereichen 132 ausgebildet, wie nachfolgend noch näher erläutert.
  • Fig. 2 zeigt exemplarisch einen Querschnitt eines Entgasungskanals 140. (Die nachfolgenden Erläuterungen gelten analog für die anderen Entgasungskanäle 140.) Das Schalenelement 130 ist als trapezförmiges Profilelement ausgebildet, mit zwei seitlichen Flanken bzw. Seitenflächen 131, einem oberen Verbindungssteg bzw. Obergurt 133 sowie zwei unteren Ausläufern bzw. Untergurten 135, die als Fügeflansche fungieren, an denen das Schalenelement 130 bspw. mit dem Grundmodul 110 verklebt oder verschweißt ist. Das trapezförmige Schalenelement 130 bildet zusammen mit dem Grundmodul 110 einen Entgasungskanal 140, der einen geschlossenen, d. h. baulich vollständig umrandeten, trapezförmigen Querschnitt aufweist, wobei die durch das Schalenelement 130 gebildete Kanalwandung an der gezeigten Querschnittsstelle teilweise gasdurchlässig ist. Innerhalb des Entgasungskanals 140 sind Stützrippen und/oder Stützdome 150 zur Abstützung des Schalenelements 150 angeordnet. Die Stützrippen und/oder Stützdome 150 können auch eine Strömungslenkungsfunktion erfüllen. Die Abstützung erfolgt insbesondere auch in den nachfolgend erläuterten Überströmbereichen 132.
  • In beiden seitlichen Flanken 131 des Schalenelements 130 befinden sich sogenannte Überströmbereiche 132, die als gasdurchlässige Wandbereiche ein Überströmen von Heißgas H vom Entgasungsraum in den Entgasungskanal 140 ermöglichen, wie in Fig. 1 gezeigt (siehe Pfeil H). Das Schalenelement 130 ist als Kunststoff-Metall-Verbundbauteil ausgeführt, wobei die gasdurchlässigen Überströmbereiche 132 aus einem offenen (d. h. nicht überdeckten) Metalldrahtgitter oder offenen Lochblech gebildet sind. Es ist vorgesehen, dass es sich hierbei um metallische Einleger (Metalldrahtgitter- oder Lochblech-Einleger) handelt, die bei einer spritzgießenden Herstellung des Schalenelements 130 in dieses integriert werden, wie obenstehend erläutert.
  • Wie aus Fig. 1 ersichtlich, erstrecken sich die Überströmbereiche 132 in Längsrichtung eines Entgasungskanals 140 nicht über die gesamte Länge des trapezförmigen Schalenelements 130 und sind außerdem entlang des Schalenelements 130 mit variablen, sich über der axialen Längserstreckung des trapezförmigen Schalenelements 130 verändernden Abmessungen, womit insbesondere der Durchmesser in Höhenrichtung gemeint ist, ausgebildet. Dadurch wird eine an das Gesamtsystem angepasste lokale Gasdurchlässigkeit erzielt. Selbiges kann auch durch lokale Anpassung der Durchbrüche (Entgasungsdurchbrüche) realisiert werden. Die Überströmbereiche 132 in den beiden Flanken 131 eines trapezförmigen Schalenelements 130 können sowohl symmetrisch (im Sinne von form- und deckungsgleich) als auch asymmetrisch ausgebildet sein.
  • An der in Fig. 3 gezeigten Querschnittsstelle befindet sich ein Verschraubungspunkt, an dem der Unterfahrschutz 100 durch Verschraubung an einem Batteriegehäuse 210 einer Traktionsbatterie 200 befestigt ist. Entlang des Entgasungskanals 140 sind typischerweise mehrere solcher Verschraubungspunkte vorgesehen. Im Bereich des Verschraubungspunkts weist das Grundmodul 110 einen domartigen Einzug 115 auf. Der Verbindungssteg 133 ist mit einer Vertiefung 134 ausgebildet, in der ein Verschraubungselement 136 in Form einer Unterlegscheibe oder dergleichen angeordnet ist. Das Verschraubungselement 136 kann auch als sogenanntes (metallisches) Insert ausgebildet und in das Kunststoffmaterial des Schalenelements 130 eingebettet sein. Die Verschraubung erfolgt unter Einbindung des Schalenelements 130 mittels eines batterieseitigen Gewindebolzens 220 und einer unterseitig aufgeschraubten Mutter 160. Die Befestigung kann auch auf andere Weise erfolgen.
  • Aus der Darstellung der Fig. 3 geht ferner hervor, dass der Verbindungssteg 133 des Schalenelements 130 auch als Anlagefläche fungiert und entsprechend ausgebildet ist, ohne überstehendes Verschraubungselement 136. In Fig. 3 ist ferner der sogenannte Entgasungsraum erkennbar (siehe Bezugszeichen E).

Claims (8)

  1. Unterfahrschutz (100) für eine Traktionsbatterie (200), mit einem schildartigen Grundmodul (110), welches unter Ausbildung eines Entgasungsraums (E) unterhalb der Traktionsbatterie (200) anordenbar ist,
    wobei das Grundmodul (110) wenigstens ein auf seiner Oberseite angeordnetes Schalenelement (130) aufweist, welches einen auf der Oberseite verlaufenden Entgasungskanal (140) mit geschlossenem Querschnitt zur Ausleitung von Heißgas (H) aus dem Entgasungsraum (E) bildet,
    wobei das Schalenelement (130) als Kunststoff-Metall-Verbundbauteil ausgebildet ist und wenigstens einen gasdurchlässigen Überströmbereich (132) aufweist, innerhalb dessen ein Überströmen des Heißgases (H) vom Entgasungsraum (E) in den Entgasungskanal (140) möglich ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Schalenelement (130) als Spritzgussteil ausgebildet ist und der Überströmbereich (132) durch ein offenes Metalldrahtgitter oder durch ein offenes Lochblech gebildet ist, wobei das Metalldrahtgitter oder das Lochblech als umspritzter oder teilweise überspritzter Einleger in das Spritzgussteil integriert ist.
  2. Unterfahrschutz (100) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Schalenelement (130) mit dem Grundmodul (110) verklebt oder verschweißt ist.
  3. Unterfahrschutz (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    im Entgasungskanal (140) Stützrippen und/oder Stützdome (150) zur Abstützung des Schalenelements (130) vorhanden sind.
  4. Unterfahrschutz (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Schalenelement (130) als trapezförmiges Profilelement mit seitlichen Flanken (131) ausgebildet ist, wobei sich in wenigstens einer seitlichen Flanke (131) wenigstens ein Überströmbereich (132) befindet.
  5. Unterfahrschutz (100) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Überströmbereich (132) mit variablen Abmessungen ausgebildet ist.
  6. Unterfahrschutz (100) nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Verbindungssteg (133) zwischen den seitlichen Flanken (131) zugleich als Anlagefläche ausgebildet ist.
  7. Unterfahrschutz (100) nach Anspruch nach 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Verbindungssteg (133) Verschraubungselemente (136) zur Befestigung des Unterfahrschutzes (100) an der Traktionsbatterie (200) aufweist.
  8. Traktionsbatterieanordnung, umfassend:
    - eine Traktionsbatterie (200) mit einem Batteriegehäuse (210) zur Aufnahme von Batteriemodulen; und
    - einen unterhalb des Batteriegehäuses (210) angeordneten Unterfahrschutz (100), der gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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